DE2809993B2

DE2809993B2 - Flame monitor circuit for monitoring a burner flame

Info

Publication number: DE2809993B2
Application number: DE2809993A
Authority: DE
Inventors: Walter 6407 Schlitz Ochs
Original assignee: Eichhoff-Werke 6407 Schlitz GmbH
Current assignee: Eichhoff-Werke 6407 Schlitz GmbH
Priority date: 1978-03-08
Filing date: 1978-03-08
Publication date: 1980-05-29
Also published as: DE2809993A1; DE2809993C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Flammenwächterschaltung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a flame monitor circuit according to the preamble of claim 1.

Eine solche Flammenwächterschaltung dient dazu, bo bei einer Feuerungsanlage mit einem Gas- oder ölbrenner das Vorhandensein einer Flamme zu überwachen und dafür zu sorgen, daß ein Brennstoffventil zur Gas- oder ölzufuhr zum Brenner nur dann geöffnet ist, wenn wirklich eine Flamme vorhanden ist. b^r> Ist keine Flamme vorhanden, soll das Brennstoffventil aus Sicherheitsgründen geschlossen sein.Such a flame monitor circuit is used to monitor the presence of a flame in a combustion system with a gas or oil burner and to ensure that a fuel valve for supplying gas or oil to the burner is only open when a flame is actually present. b ^r > If there is no flame, the fuel valve should be closed for safety reasons.

Eine Schaltung der eingangs angegebenen Art ist ausA circuit of the type specified above is off

der DE-OS 25 18 596 bekannt Hierbei wird die von der Flammenfühlerschaitung erzeugte Gleichspannung zur Aufladung eines Kondensators verwendet Parallel zu diesem Kondensator liegt eine Reihenschaltung aus zwei Widerständen, wobei einer dieser beiden Widerstände durch einen Schwellenwertschalter überbrückt isL Sobald der Kondensator eine vorbestimmte Aufladungsschwelle erreicht hat, wird der Schwellenwertschalter leitend geschaltet, wodurch es zu einer impulsartigen Umladung des Kondensators kommt Der dabei entstehende Umladungsimpuls gelangt auf den Eingang einer Verstärkerschaltung, an deren Ausgang die Zündelektrode eines Thyristors angeschlossen ist. In Reihenschaltung zu diesem Thyristor befindet sich eine Relaisspule, die im erregten Zustand ein Brennstoffventil offen hält In Reihe zur Relaisspule ist außerdem eine Schmelzsicherung geschaltet Die Gesamtreihenschaltung aus Thyristor, Relaisspule und Schmelzsicherung ist zwischen die beiden Pole einer Wechselspannungsquelle geschaltet Nach der impulsartigen Umladung wird der Kondensator von der von der Flammenfühlerschaitung gelieferten Gleichspannung erneut aufgeladen, bis es zur erneuten Leitendschaltung des Schwellenwertschalters und der dadurch verursachten jmpulsabgabe vom Thyristor an die Relaisspule kommt. Die Periodendauer der den Thyristor leitend schaltenden Zündimpulse ist wesentlich größer als die Periodendauer der Versorgungswechselspannung. Kommt es zu einem F-ihlverhalten oder zu einem Ausfall eines Bauelementes der bekannten Schaltung, treten die vom Thyristor an die Relaisspule gelieferten Impulse entweder nur noch mit großen Abständen oder überhaupt nicht mehr auf, so daß das Relais nicht mehr ausreichend erregt werden kann, oder erhöht sich die Frequenz der an die Relaisspule gelieferten Impulse stark. Im letzteren Fall soll es zum Schmelzen der Schmelzsicherung kommen, so daß es zu einer Unterbrechung zwischen der Relaisspule und der Wechselspannungsleitung kommt. Damit die Schaltung derartige Überlastungen übersteht, müssen der Thyristor und die Relaisspule derart leistungsstark dimensioniert sein, daß sie die Überlastung so lange aushalten, bis die Schmelzsicherung geschmolzen ist. D. h., bei der bekannten Schaltung müssen diese Bauelemente für wesentlich höhere Leistungen ausgelegt sein, als sie im Normalbetrieb auftreten. Solche für höhere Leistungen ausgelegte Bauelemente sind jedoch teuer, so daß sich relativ hohe Gesamtkosten für die bekannte Schaltung ergeben.the DE-OS 25 18 596 known Here, the DC voltage generated by the flame sensor circuit is used for Charging of a capacitor used. A series connection is laid out in parallel with this capacitor two resistors, one of these two resistors being bridged by a threshold switch isL As soon as the capacitor has reached a predetermined charge threshold, the threshold switch is switched on, causing it to become a Pulse-like charge reversal of the capacitor comes The resulting charge reversal reaches the Input of an amplifier circuit, to the output of which the ignition electrode of a thyristor is connected. In There is a relay coil connected in series with this thyristor, which keeps a fuel valve open when it is energized. There is also one in series with the relay coil Fuse switched The complete series connection of thyristor, relay coil and fuse is connected between the two poles of an AC voltage source. After the pulse-like charge reversal the capacitor is charged again by the direct voltage supplied by the flame sensor circuit, until the threshold switch is switched on again and the thyristor generates pulses on the relay coil. the The period of the firing pulses that switch the thyristor on is significantly greater than the period of the AC supply voltage. It comes to an error behavior or a failure of a Component of the known circuit, the pulses delivered by the thyristor to the relay coil occur either only at large intervals or not at all, so that the relay is no longer can be sufficiently excited, or the frequency of the pulses delivered to the relay coil increases strong. In the latter case it should melt the fuse, so that there is a There is an interruption between the relay coil and the AC voltage line. So that the circuit survives such overloads, the thyristor and the relay coil must be dimensioned so powerful that they can withstand the overload until the fuse has melted. In other words, in the known circuit, these components must be used for be designed to be much higher performance than they occur in normal operation. Such for higher performance designed components are expensive, so that the total cost of the known circuit is relatively high result.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Flammenwächterschaltung derart zu verbessern, daß ihre Eigensicherheit mit möglichst geringem und preiswertem Schaltungsaufwand sichergestellt werden kann.The object of the present invention is to provide a generic flame monitor circuit in this way improve so that their intrinsic safety can be ensured with the least possible and inexpensive circuit complexity.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 gekennzeichnet und in den Unteransprüchen vorteilhaft weitergebildet.The solution to this problem is characterized in claim 1 and advantageous in the subclaims further educated.

Durch Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es möglich, eine Flammenwächterschaltung mit normaldimensionierten und somit preisgünstigen Bauelementen auszubauen.By applying the measures according to the invention, it is possible to use a flame monitor circuit to expand normal-sized and thus inexpensive components.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform erläutert.In the following the invention is based on one in the Drawing illustrated embodiment explained.

Eine Flammenwächterschaltung mit einem Aufbau, wie er in der Zeichnung gezeigt ist, arbeitet folgendermaßen:A flame detector circuit with a structure as shown in the drawing operates as follows:

Ist eine Brennerflamme vorhanden, wird aufgrund von deren lonisationswirkung die zwischen einemIf there is a burner flame, the ionization effect between a

Gasbrenner Br und einer Fühlerelektrode F liegende Wechselspannung gleichgerichtet, so daß ein Kondensator C₇ über einen Widerstand R₉ aufgeladen wird. Die Spannung über dem Kondensator Q wirkt auf den Eingang einer aus zwei Transistors T₃ und 7} ·> aufgebauten Vorverstärkerschaltung deren Ausgangssignal auf den Eingang einer weiteren Transistorstufe gegeben wird, deren Transistor T₅ kollektorseitig mit einer Relaisspule B verbunden ist. Über der Serienschaltung aus einem weiteren Transistor T₆, dessen Funktion später erläutert wird, der Relaisspule B und dem Transistor T₅ liegt eine aus der Netzwechselspannung gewonnene Gleichspannung, die zu einer Erregung der Relaisspule B führt, Kobald beide Transistoren T₅ und T₆ leitend geschaltet sind. Erreicht die Spannung über dem 1 "> Kondensator C₇ einen bestimmten Schwellenwert, wird der Vorverstärker mit den Transistoren T₃ und T₉ eingeschaltet und damit auch der Transistor T₅. Ist dann .loch der Transistor T₆ leitend geschaltet, wird die Relaisspule B erregt, was zum Offenhalten eines Brennstoffven(ils ausgenutzt werden kann. 1st keine Flamme vorhanden, wird der Kondensator Q nicht aufgeladen, so daß es nicht zur Erregung der Relaisspule B kommt. Erlischt die Brennerflamme, wird der Kondensator C₇ entladen, so daß die Transistoren T₃ bis 2> Ti in den Sperrzustand gelangen, wodurch die Erregung der Relaisspule B beendet und das Brennstoffventil geschlossen wird.Gas burner Br and a sensor electrode F lying alternating voltage rectified, so that a capacitor C _{7 is} charged via a resistor R _9. The voltage across the capacitor Q is applied to the input of a two transistor T ₃ and 7} ·> constructed preamplifier circuit whose output signal is applied to the input of a further transistor stage, the transistor T ₅ is the collector side connected to a relay coil B. A DC voltage obtained from the AC mains voltage is applied to the series circuit of a further transistor T ₆ , the function of which will be explained later, the relay coil B and the transistor T ₅ , which leads to an excitation of the relay coil B , with both transistors T ₅ and T ₆ conducting are switched. If the voltage across the 1 ″ capacitor C _{7 reaches} a certain threshold value, the preamplifier with the transistors T ₃ and T _{9 is} switched on and thus also the transistor T _5. If the transistor T ₆ is then switched on, the relay coil B is switched on excited, which can be used to keep a fuel valve open . If there is no flame, the capacitor Q is not charged, so that the relay coil B is not excited. If the burner flame goes out, the capacitor C _{7 is} discharged so that the Transistors T ₃ to 2> Ti go into the blocking state, whereby the excitation of the relay coil B is terminated and the fuel valve is closed.

Zwischen die Basis des Transistors T₃ und den positiven Pol der Gleichspannungsquelle ist die «> Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors T₂ geschaltet, dessen Basis über einen Widerstand Ri₁ mit einem Pol der Wechselspannungsquelle und über einen Widerstand Ru mit dem positiven Pol der Gleichspannungsquelle verbunden ist. Der Transistor T₂ dient der r. dynamischen Überwachung der Flammen wach terschaltung. Der Transistor T₂ ist so geschaltet, daß er während einer jeden zweiten Halbwelle der Wechselspannung einmal eingeschaltet wird urd dadurch die Basis des Transistors T₃ periodisch auf etwa das Potential des -t» positiven Pols der Gleichspannungsquelle legt. Auch wenn eine Flamme vorhanden ist und die Spannung über dem Kondensator G ausreicht, um die Verstärkerschaltung mit den Transistoren T₃, T₄ einzuschalten, wird diese periodisch mit dem Leitendwerden des -t^r> Transistors T₂ ausgeschaltet, so daß am Kollektor des Transistors T₅ ein pulsierender Gleichstrom auftritt. In Serie zu der Reihenschaltung aus dem Transistor F₅ und der Relaisspule B liegt der weitere Transistor T₆, dessen Basis über einen Widerstand Ai₈ mit dem positiven Pol der Gleichspannungsquelle und über eine Serienschaltung aus einem Kondensator Cg und einen Widerstand Rn mit dem Kollektor des Transistors Ts verbunden ist Die Serienschaltung aus den Komponenten Ä₎₈, C₈ und Rn ist derart dimensioniert, daß der Transistor T₆ normalerweise ausgeschaltet und nur während der Dauer eines jeden vom Transistor 7s gelieferten Gleichspannungsimpulses leitend geschaltet wird. Ist der Kondensator Q nach dem Auftreten einer Brennerflamme soweit aufgeladen, daß die Transistoren T₃ bis T₅ leiten, fließt durch die Serienschaltung aus der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors T₅, der Relaisspule B und der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 7*6 ein pulsierender Gleichstrom, der über einen zur Relaisspule B parallel geschalteten Kondensator C₉ geglättet wird, so daß das die Relaisspule B enthaltende Relais anzieht. The emitter-collector path of a transistor T _{2 is} connected between the base of transistor T ₃ and the positive pole of the DC voltage source, the base of which is connected to one pole of the AC voltage source via a resistor Ri ₁ and to the positive pole of the via a resistor Ru DC voltage source is connected. The transistor T ₂ is used for the r. dynamic monitoring of the flame monitor circuit. The transistor T ₂ is connected in such a way that it is switched on once during every second half-cycle of the alternating voltage and thereby periodically sets the base of the transistor T ₃ to approximately the potential of the -t »positive pole of the direct voltage source. Even if a flame is present and the voltage across the capacitor G is sufficient to switch on the amplifier circuit with the transistors T ₃ , T ₄ , this is switched off periodically when the -t ^r > transistor T ₂ becomes conductive, so that at the collector of the transistor T ₅ a pulsating direct current occurs. In series with the series connection of the transistor F ₅ and the relay coil B is the further transistor T ₆ , the base of which is connected _{to the positive pole of the DC voltage source via a resistor Ai 8} and via a series connection of a capacitor Cg and a resistor Rn to the collector of the transistor Ts is connected to the series circuit comprising the components _{a) 8,} C ₈ and Rn is dimensioned such that the transistor T ₆ is normally turned off and turned on only during the duration of each 7s supplied from the transistor DC voltage pulse. If the capacitor Q is charged enough after the occurrence of a burner flame that the transistors T ₃ to T ₅ conduct, flows through the series circuit of the emitter-collector path of the transistor T ₅ , the relay coil B and the collector-emitter path of the transistor 7 * 6 a pulsating direct current which is _{smoothed via a capacitor C 9} connected in parallel to the relay coil B , so that the relay containing the relay coil B picks up.

Der Transistor T₆ wacht also darüber, ob die Erregung der Relaisspule B vorschriftsmäßig durch Gleichstromimpulse geschieht. Tritt am Kollektor des Transistors Ts eine kontinuierliche Gleichspannung auf, weil beispielsweise einer der Transistoren T₃, T₄ und Ts eine permanent kurzgeschlossene Emitter-Kollektor-Strecke aufweist, bleibt der Transistor T₆ gesperrt, so daß eine Erregung der Relaisspule B nicht möglich ist. Das bedeutet, daß eine Erregung der Relaisspule B nur unter der doppelten Voraussetzung möglich ist, daß eine Brennerflamme vorhanden ist und daß die Flammenwächterschaltung in Ordnung ist. Weist die Flammenwächterschaltung dagegen einen Defekt auf, verhält sie sich so, als ob keine Brennerflamme vorhanden wäre, selbst wenn eine solche existiert. Ein Defekt der Flammenwächterschaltung kann sich also nur zur sicheren Seite hin auswirken.The transistor T ₆ thus monitors whether the excitation of the relay coil B is done properly by direct current pulses. If a continuous DC voltage occurs at the collector of the transistor Ts because, for example, one of the transistors T ₃ , T ₄ and Ts has a permanently short-circuited emitter-collector path, the transistor T ₆ remains blocked so that the relay coil B cannot be excited . This means that the relay coil B can only be excited under the double prerequisite that a burner flame is present and that the flame monitor circuit is in order. If, on the other hand, the flame monitor circuit has a defect, it behaves as if no burner flame were present, even if one does exist. A defect in the flame monitor circuit can only have an effect on the safe side.

Ist der Defekt eines Transistors schon während der Inbetriebnahme der Flammenwächterschaltung vorhanden, zieht das Relais im Fall einer Unterbrechung nicht an, während es im Fall eines Kurzschlusses kurz anzieht, bis der Kondensator C₈ aufgeladen ist und den Transistor T₆ sperrt, so daß das Relais gleich wieder abfällt.If the defect of a transistor is already present during the commissioning of the flame monitor circuit, the relay does not pick up in the event of an interruption, while in the case of a short circuit it picks up briefly until the capacitor C _{8 is} charged and the transistor T ₆ blocks, so that the relay immediately falls off again.

Nicht nur ein Kurzschluß oder eine Unterbrechung eines der Transistoren führt zu einer Entregung der Relaisspule B, sondern auch eine Unterbrechung oder ein Kurzschluß irgendeines der Kondensatoren oder der Widerstände der Flammenwächterschaltung.Not only a short circuit or an interruption of one of the transistors leads to de-energization of the relay coil B, but also an interruption or a short circuit of any one of the capacitors or the resistors of the flame monitor circuit.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Flammenwächterschaltung zur Überwachung einer Brennerflamme, mit einer Flammenfühlerschaltung, an deren Ausgang bei vorhandener ·-, Brennerflamme eine von einer Versorgungswechselspannung abgeleitete Gleichspannung auftritt, mit einer Verstärkerschaltung für die abgeleitete Gleichspannung, deren Eingang an den Ausgang der Flammenfühlerschaitung angeschlossen ist, mit ι» einem periodisch ein- und ausschaltbaren zweiten Schalter im Eingangskreis der Verstärkerschaltung, durch dessen periodisches Umschalten am Ausgang der Verstärkerschaltung bei vorhandener Brennernamme Steuerimpulse abgegeben werden, mit π einem an den Ausgang der Verstärkerschaltung angeschlossenen ersten Schalter, der bei vorhandener Brennerflamme Schaltimpulse gleicher Polarität abgibt, und mit einer Schaltvorrichtung für die Meldung der Brennerflamme, wobei der erste 2« Schalter und die Schaltvorrichtung in Reihe geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schalter (T₂) parallel zum Eingang der Verstärkerschaltung (Ts, T_A) geschaltet ist, daß der Steuereingang des zweiten Schalters (T₂) an die r> Versorgungswechselspannung angeschlossen ist, so daß mit deren Frequenz der zweite Schalter (T₂) ein- und ausgeschaltet wird, und daß ein dritter Schalter (T₆) vorgesehen ist, der in Reihe mit dem ersten Schalter (Ts) und der Schaltvorrichtung (B) gcschal- jo tet ist und dessen Ansteuereingang mit dem ersten Schalter (Ts) über eine Gleichstromsperre (Ck) verbunden ist, derart, daß der dritte Schalter (Tt) nur beim Auftreten von Schaltimpulsen am ersten Schalter (Ti) in den leitenden Zustand schaltbar ist. r>1. Flame monitor circuit for monitoring a burner flame, with a flame sensor circuit, at the output of which a DC voltage derived from an AC supply voltage occurs when the burner flame is present, with an amplifier circuit for the derived DC voltage, the input of which is connected to the output of the flame sensor circuit, with ι » a second switch in the input circuit of the amplifier circuit, which can be periodically switched on and off, through the periodic switching of which control pulses are emitted at the output of the amplifier circuit when the burner is present, with π a first switch connected to the output of the amplifier circuit which emits switching pulses of the same polarity when the burner flame is present, and with a switching device for reporting the burner flame, the first 2 «switch and the switching device being connected in series, characterized in that the second switch (T ₂ ) is parallel to the input of the amplifier arm circuit (Ts, T _A ) is connected, that the control input of the second switch (T ₂ ) is connected to the r> AC supply voltage, so that the frequency of the second switch (T ₂ ) is switched on and off, and that a third Switch (T ₆ ) is provided, which is switched in series with the first switch (Ts) and the switching device (B) and whose control input is connected to the first switch (Ts) via a direct current block (Ck) , in such a way that that the third switch (Tt) can only be switched to the conductive state when switching pulses occur at the first switch (Ti). r>

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schalter durch einen ersten Transistor (T₂) gebildet ist, dessen Emitter-Kollektor-Strecke parallel zum Eingang der Verstärkerschaltung (T₃, T₄) liegt und dessen Basis an die Versorgungswechselspannung angeschlossen ist.2. Circuit according to claim 1, characterized in that the second switch is formed by a first transistor (T ₂ ) whose emitter-collector path is parallel to the input of the amplifier circuit (T ₃ , T ₄ ) and whose base is connected to the AC supply voltage connected.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Schalter durch einen zweiten Transistor (Tt) gebildet ist, dessen Basis an die Gleichstromsperre (C₈) angeschlossen ist und dessen Emitter-Kollektor-Strecke die Schaltstrecke bildet.3. A circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the third switch is formed by a second transistor (Tt) whose base is connected to the direct current block (C ₈ ) and whose emitter-collector path forms the switching path.

4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromsperre ein Kondensator (Ck) ist und über einen zweiten w Widerstand (Rm) mit dem Verbindungspunkt zwischen dem ersten Schalter (Ts) und der Schaltvorrichtung (B) verbunden ist.4. Circuit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the direct current block is a capacitor (Ck) and is connected via a second resistor (Rm) to the connection point between the first switch (Ts) and the switching device (B) .